Apprentissage de la structure 3D du proton – 3DLeaP

Les protons constituent une grande partie de l'Univers visible et pourtant notre compréhension de leur structure est étonnamment limitée. Bien que la chromodynamique quantique (CDQ) puisse potentiellement expliquer leur émergence en termes de quarks et de gluons, elle nous confronte à de formidables défis lorsqu'il s'agit d'extraire des informations quantitatives.

Après des décennies d'études intenses, notre connaissance de la structure longitudinale 1D du proton, incarnée par les distributions colinéaires, a atteint une très grande précision. 3DLeaP vise à obtenir une image 3D du proton d'une précision comparable en termes de distributions de momentum et de position des quarks et des gluons.

Les objectifs spécifiques de 3DLeaP sont :
1. l'extraction des distributions de momentum transversal (TMD) et des distributions de partons généralisées (GPD) qui encodent les distributions de momentum et de position des quarks et des gluons à l'intérieur du proton, respectivement ;
2. la détermination des distributions conjointes momentum-position telles qu'elles sont encodées dans les TMD généralisées (GTMD).

Les TMD et les GPD seront déterminées séparément à l'aide de calculs théoriques de pointe et d'un vaste ensemble de données expérimentales. Les GTMD seront ensuite extraites en utilisant les résultats de l'étape précédente au moyen d'une procédure théoriquement solide.

Les récentes avancées théoriques et expérimentales dans le domaine de la structure 3D des protons rendent 3DLeaP particulièrement opportun. Sa réalisation permettra d'obtenir une image détaillée du proton, avec des conséquences importantes allant de tests rigoureux de la CDQ - éclairant des sujets tels que la décomposition du spin du proton - à la recherche de nouveaux phénomènes dans les collisionneurs à haute énergie tels que le Grand collisionneur de hadrons et le futur collisionneur électron-ion.